Gentechnik-Kartoffeln: Vollständige und dauerhafte Resistenz nur mit mehreren Resistenzgenen

(03.09.2015) Wissenschaftler der Universitäten Wageningen (Niederlande) und Ghent (Belgien) haben die Ergebnisse zweijähriger Feldversuche mit gentechnisch veränderten cisgenen Kartoffeln veröffentlicht . In die Kartoffeln wurden verschiedene Resistenzgene aus Wildkartoffeln übertragen, um eine Resistenz gegen die Kraut- und Knollenfäule zu erreichen. Es zeigte sich, dass alle getesteten gv-Pflanzenlinien resistenter waren als die konventionellen Kartoffeln der gleichen Sorte. Aber nur eine Kombination mehrerer Resistenzgene (Stacked Genes) verlieh den Pflanzen eine Widerstandsfähigkeit über die ganze Anbauperiode.

Freilandversuch Wageningen

Anton Haverkort von der Universität Wageningen vor einem der Kartoffelversuchsfelder

Freilandversuch Wageningen

Mit Kraut- und Knollenfäule befallene Kartoffelpflanze. Ausgelöst wird die Krankeit durch den Erreger Phytophthora infestans, der extrem wandlungsfähig ist. Immer neue und virulentere Erregerrassen machen es den Pflanzenzüchtern schwer, auf Dauer resistente Kartoffeln zu züchten.

Die Kraut- und Knollenfäule, ausgelöst durch den Erreger Phytophthora infestans, ist weltweit die verheerendste Kartoffelkrankheit mit Schäden, die auf fünf Milliarden Euro geschätzt werden. Bei für den Eipilz günstigen feucht-warmen Witterungsbedingungen breitet er sich rasend schnell aus und hat das Potenzial ganze Ernten zu vernichten.

Was die Entwicklung resistenter Kartoffeln so schwierig macht, ist die enorme Wandlungsfähigkeit von Phytophthora. In der Vergangenheit konnte er eingezüchtete Resistenzen immer wieder durch Mutationen schnell überwinden. Bis heute bleibt den Landwirten nichts anderes übrig als massiv gegen den Erreger vorzugehen, im konventionellen bzw. integrierten Anbau mit oft mehr als zehn Fungizidspritzungen, im Ökolandbau mit Kupferpräparaten.

Wissenschaftler der Universitäten Wageningen und Ghent starteten vor einigen Jahren den Versuch, Kartoffeln mit Hilfe gentechnischer Methoden widerstandsfähig gegen die Kartoffelkrankheit zu machen.

Sie wählten dabei einen sogenannten cisgenen Ansatz, d.h. sie verwendeten nur Erbmaterial aus Kartoffeln. Selbst auf Markergene wurde verzichtet, die üblicherweise aus anderen Organismen stammen und nötig sind, um die erfolgreich transformierten Pflanzen zu erkennen. Als Marker diente allein die Resistenz gegen die Kraut- und Knollenfäule selber.

Die Wissenschaftler brachten in die gängige Kartoffelsorte Desirée Resistenzgene aus drei verschiedenen Wildkartoffeln ein - Rpi-sto1 aus der Wildkartoffel Solanum stoloniferum, Rpi-vnt1.1 aus Solanum Venturii und Rpi-blb3 aus Solanum bulbocastanum. Die Gene wurden einzeln oder in Kombination bis zu drei Genen (Stacked Genes) übertragen. Ausgewählte Events wurden in den Niederlanden und in Belgien unter Feldbedingungen in zwei aufeinanderfolgenden Anbauperioden getestet. Es erfolgte entweder ein natürlicher Befall durch Phytophthora oder die Pflanzen wurden mit dem Erreger infiziert.

Es zeigte sich, dass die verschiedenen einzelnen Resistenzgene bei den gv-Kartoffeln zu unterschiedlichen Resistenzgraden führten, aber alle waren widerstandsfähiger als die konventionelle Ausgangssorte Desirée. Die Wissenschaftler fanden heraus, dass generell Pflanzen mit nur einem Resistenzgen eine geringere Resistenz zeigten als Pflanzen mit kombinierten Genen. Das beste Ergebnis wurde mit den Kartoffelpflanzen erzielt, in die alle drei Resistenzgene übertragen worden waren. Nur diese Pflanzen blieben bis zum Ende der Anbausaison ohne Anzeichen einer Infektion.

Die cisgenen Kartoffeln wurden auch mit konventionell gezüchteten Phytophthora-resistenten Kartoffelsorten verglichen. Auch hier galt, je mehr Resistenzgene um so effektiver die Resistenz. Im Test war auch eine konventionelle Sorte (Sarpo Mira), die genetischen Analysen zufolge eine Kombination mehrerer Resistenzgene trägt und seit vielen Jahren eine ungebrochene Resistenz aufweist. Diese Sorte konnte sich auf dem Markt bislang jedoch nicht durchsetzen, da die Anbau- und Verarbeitungseigenschaften hinter anderen gängigen Kartoffelsorten zurückbleiben.

Wird mit klassischer Kreuzungszüchtung eine Resistenz aus Wildkartoffeln in eine gängige Kartoffelsorte eingekreuzt, dann gehen die guten Geschmacks- und Anbaueigenschaften erst einmal verloren und müssen über viele Rückkreuzungsschritte wieder eingezüchtet werden. Es entsteht in jedem Fall eine neue Sorte. Resistenzgene mit gentechnischen Methoden einzubringen hat den großen Vorteil, dass die Kartoffelsorte, bei der die Veränderung durchgeführt wird, erhalten bleibt.

In dieser Woche wurde in den USA eine gentechnisch veränderte cisgene Kartoffel für den Anbau zugelassen, die neben weiteren neuen Eigenschaften auch eine Resistenz gegen die Kraut- und Knollenfäule besitzt. Auch in diese Kartoffel wurde ein Gen aus Wildkartoffel (Rpi-vnt1) eingebracht. Vor dem Hintergund der Ergebnisse der niederländisch-belgischen Feldversuche, bleibt abzuwarten, ob die neuen gv-Kartoffeln mit nur einem Resistenzgen ausreichend resistent sind.

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